웹기반 통합 안전, 보건, 환경, 품질관리시스템 개발: 통합구조의 설계

박정수, 한경훈, 이동언, 신동일*, 윤인섭

서울대학교 응용화학부, *명지대학교 화학공학과

Development of a Web-based Integrated Management System of Industrial Safety, Health, Environment and Quality: Design of an Integrated Framework

Jeong Su Park, Kyounghoon Han, Dong Eon Lee, Dongil Shin* and En Sup Yoon

School of Chemical Engineering, Seoul National University

*Department of Chemical Engineering, Myongji University

서론

안전, 환경, 보건은 기업의 생존을 위해 필수적인 기술로 인식되고 있거니와 화학·에너지산업의 세계화 추세에 맞추어 ISO 표준 및 지구온난화협약 등 국제적인 규제요건들의 준수가 통상압력으로 작용하고 있는 상황이다. 미국내 산업에 국한해서만도 SHE를 비롯한 위험관리 비용은 연간 3천억 달러로 추산되고 따라서 DuPont, Shell, Exxon 등 세계 유수의 화학·에너지 기업들은 생산력 및 기업경쟁력 향상의 중요 기술로 기존 개별적으로 관리되어 오던 안전, 환경, 보건의 통합관리 기술을 중점적으로 개발하고 있는데, 아울러 이들과 유사한 데이터들을 요구하고 있는 품질까지 포함하여 SHE&Q에서의 지능형 통합관리시스템 기술을 개발하는 것이 이 분야에서의 핵심기술로 부각되고 있다.

본 연구는 국가기간산업인 화학□에너지 산업의 안전, 보건, 환경, 품질의 지능형 통합 관리기술을 개발하고 Web을 기반으로 한 통합관리시스템의 운용기술 및 실시간 사고대처기술을 개발하는 것을 목적으로 하고 있다. 국내 산업 발전이 성장 위주의 경제 성장에 목표를 두었던 관계로 다른 선진국과 비교하여 안전·환경에 대한 고려가 미비한 부분이 많은데, 이후에 발전된 고비용적인 안전, 보건, 환경, 품질의 개별적인 관리에서 진일보하여 이 모두를 하나의 framework안에서 지능적으로 통합 관리함으로써 그 효율성 향상을 통한 원가절감 및 생산관리시스템과의 시너지효과를 이루려는 것이다. 본 연구에서는 화학 산업 및 일반 사업체에서 자율적이고 능동적인 안전·환경관리 및 안전문화 조성에 따른 인간존중의 정신을 실현하는데 적합한 웹기반 통합 안전□보건□환경·품질관리시스템 기술을 개발하고 있다.

Theories and Applications of Chem. Eng., 2002, Vol. 8, No. 1

화학공학의 이론과 응용 제8권 제1호 2002년

연구배경

1996년 후반기부터 PSM(Process Safety Management), SMS(Safety Management System)보고서 제출 대상업체의 경우 정량화된 방법론을 이용하여 공정 안전성 평가 보고서를 제출하도록 법제화되었다. 이를 위해 필요한 MSDS(Material Safety Data Sheet) 데이터베이스, 장치신뢰율/고장률 데이터베이스, 사고사례데이터베이스, 정량적 위험성평가 프로그램 등을 비싼 가격을 주고 외국에서 도입하여야 했다 [1]. 실례로, 미국의 Rebis사에서 판매하고 있는 PlantLife와 같은 종합 안전정보관리 시스템의 경우에는 프로그램 한 copy 당 100,000 달러의 고가 제품이나 세계적으로 많은 사용자를 확보하고 있다. 또한, DNV Technica에서 개발하여 판매하고 있는 DNV-Pro 5의 경우 유해화학물질 데이터를 사용할 수 있도록 개발하였다. 이러한 소프트웨어들은 인간과 환경을 보호하고 공장의 위험관리계획을 빠르고 정확하게 구축할 수 있으며, 입력 자료의 데이터베이스와 함께 GUI(Graphical User Interface)를 사용함으로써 쉽게 프로그램을 구동할 수 있게 개발하고 있다.  따라서 성능 면에서 이런 외국 제품에 뒤지지 않으며, 국내 안전·환경 실정에 적합하며, 아울러 중소, 영세업체들도 사용하기 편리한 시스템이 구축된다면, 외국 제품 수입에 따른 외화 및 기술 유출을 상당수 억제할 수 있다고 판단된다. 그리고 이것이 stand-alone식의 소프트웨어 형태가 아니라 인터넷을 통해 보다 많은 이들이 이용할 수 있는 Web기반 시스템으로 구축이 된다면 훨씬 더 그 효율을 높일 수 있으리라 본다.

안전, 환경, 보건은 기업의 자체적인 품질 향상과 원가절감을 위해서 요구될 뿐만 아니라 동시에 국제적이고 지역적인 규제요건들의 적극적인 준수를 위해 필수 불가결한 핵심기술이다. 특히, 국내외적으로 안전법규에서는 강화보단 기업 자율에 맡기는 추세이고 다만 사고발생시 그 결과에 대한 책임을 보다 강하게 묻는 경향이 있다. 이에 초기투자를 감당할 수 있는 소수의 기업만이 자체적으로 구축한 안전, 환경 또는 안전, 보건 통합시스템만이 국내 법규에 맞게 그 나름대로 발전할 수 있었다. 하지만, SHE&Q의 통합은 DB의 자료 공유, 문서의 중복에 따른 이중 작업등 많은 어려움을 가지고 있었다. 이에 급격히 변화하는 국제시장의 변화에 즉시 대응하는 것이 기업의 생존을 좌우하는 현실에 비추어 볼 때 보다 발전된 IT 기술을 이용한 웹기반 안전, 환경, 보건, 품질의 효율적인 통합관리는 절대적으로 그 개발의 필요성이 인식되었다. 생산관리시스템의 통합화 추세에 비추어 기업이 공정의 운용과 관련된 소프트웨어에 투자하고 있는 비용은 급격히 상승하고 있는데, 선진 외국이 아직 초기 기술개발 단계임을 인식할 때 자체적인 기술개발은 국내 요구의 충족에서 벗어나 상품화를 통해 세계 기업을 대상으로 한 본 기술의 시장을 아울러 주도해 나갈 수 있다는 장점이 있다.

기술현황

외국의 경우 과거에 경험하였던 대형재해를 토대로 많은 부분 정량적 위험성 평가(화학물질사고 예측프로그램, 수송사고 대응시스템 및 화학물질사고 비상대응시스템 등)에 대한 연구가 수행되었으며, 그 결과를 토대로 상용화된 소프트웨어를 판매하고 있다. 이의 주요내용으로는 환경, 보건 및 안전을 위한 규약준수(OSHA의 공정안전관리표준, EPA의 RMP Rule)에 기조를 두고, 자료 분석과 이에 대한 준수여부 판단, 보고서 작성, 작업 스케줄링, 작업자 훈련, 감사, 공정위험분석, 우발사고 등을 조사한다. 특히 DNV Technica에서 판매하고 있는 DNV-Pro 5나 EPA에서 개발한 CAMEO(Computer-Aided Management of Emergency Operation) 같은 경우에는 국내에서 다수의 사용자를 확보하여 판매하고 있다. 또한 dispersion modeling의 경우 미국의 EPA와 더불어 서구의 많은 국가들이 컴퓨터 코드를 개발하여 공개/보급하고 있다. 이외에도 환경 분야의 대기, 수질에 관한 규약 준수 이행 보고서 작성의 일련화를 목적으로 하는 프로그램으로 Stewart Environment사의 HAPCIP 2001(공기오염)과 TMDL(물)이 있으며, 테러의 위협 및 화학전, 생물학전, 핵전에 대비하여 미국 군사용으로 개발된 Essential사의 NBC Warning이라는 프로그램이 개발되어 화학적, 생물학적, 방사능의 위협에 대한 자체적인 평가시스템을 구축하여 심지어 테러리스트의 행동에 대한 실제적인 훈련 프로그램과 시나리오를 제공하고, 대량 파괴무기 사고/충격에 대한 영향을 정확히 예측할 수 있도록 도와주고 있다.

국내에서는 1996년부터 한국산업안전공단과 한국가스안전공사가 대형 화학공장을 중심으로 공정안전보고서(PSM, SMS)를 제출토록 권고하면서 정량적 피해예측 분야에서는 많은 부분 연구가 수행되었다. 또한, 환경부 및 국내 다수의 대학연구소들이 유해화학물질의 이동경로를 모사(simulation)하는 연구들을 수행하고 있으나, 인터넷을 이용한 상용화된 위험성 평가 및 데이터베이스 시스템에 대한 연구는 이루어지고 있지 못한 실정이다. 그동안 이들과 관련하여 국내 개발 현황을 보면 1999년부터 현재까지 서울대학교와 한국산업안전공단이 정량적 위험성 평가 소프트웨어인 CARM을 개발 중에 있다. MSDS, 신뢰성데이터, 사고사례 데이터베이스 시스템의 경우 광운대학교, 서울산업대학교 등에서 구축한 바 있다. 그러나 현재 독립적인 소프트웨어 형태 이외에 인터넷을 기반으로 구축된 통합시스템은 거의 없으며, 한국산업안전공단의 KOSHA-NET의 경우는 MSDS와 안전보건관련 규정을 제공하는 하는 수준에 머물러 있다.

핵심기술 개발내용(SHE&Q)

SHE&Q의 통합에 있어선 환경적, 보건적 또는 안전적이라 하여 그 어느 것에 초점을 두느냐에 따라 여러 패러다임들이 생겨나게 되었는데 [2], 본 연구에서는 안전을 위주로 한 보건·환경을 의미한다. 즉, 그림 1에서 보는 바와 같이 Management Suite로 하여 장치신뢰도 및 MSDS와 같은 안전관련 데이터를 처리하는 기술과 사고의 전개상황을 예측하는데 필요한 사고 시나리오 분석기술, 발생 가능한 사고의 형태를 정성적으로 분석하여 위험성을 평가하는 정성적 위험성 평가 기술, 누출·대기확산·화재·폭발과 같은 위험성에 대해 정량적으로 평가하는 정량적 위험성 평가기술, 물질독성영향 및 노출기준의 자료를 처리하는 기술인 환경관련 데이터 처리기술, 독성 물질에 대한 인체노출기준 및 대응을 평가하고자 하는 유해물질 배출 평가기술, 작업자의 건강진단, 검진결과, 검진관리 자료 및 사후관리를 위한 보건관련 데이터 처리기술을 기반으로 한다 [3].  이에 덧붙여 Q(품질관리; Quality)는 여러 면에서 다르게 평가되어 질 수 있는데, 안전&보건에서 의미하는 보건품질관리에 ISO18000을, 환경안전(environmental safety)에서 의미하는 환경품질경영에 ISO14000을 의미하며, 본 연구에서 말하는 Q는 사업체 및 현장에서 모아지는 자료들이 실시간으로 DB로 축적되고 감시되며, 제어되는 대상이 되는 주된 변수의 변화에 대한 분석결과와 이상감지 및 진단자료, 그리고 안전에서의 정량적, 정성적 자료를 병합하여 분석되어진 data를 DB에 저장하고 지능적으로 제품 불량률에 대해 분석하는 과정을 통한 제품에 대한 품질관리를 의미한다. 이와 더불어 ISO에서 제창하는 공정과정에서의 발생되는 하자 발견(check)에 따른 조치를 통한 제품경영과 공정 system의 품질경영을 사고 시나리오 분석 및 조치 및 예방으로 모두 포함하여 해결하고 있다. 그리고, 규정(regulation) 준수를 위한 Compliance Suite로는 MSDS, ISO9000, ISO14000, ISO18000 그리고, 환경부에서 실시하고 있는 유해화학물질의 양을 산정하여 각 지방환경청에 보고해야 하는 TRI(Toxic Release Inventory)가 있다 [4].

본 통합시스템기술은 세계 유수의 화학·에너지 기업들이 생산력 및 산업경쟁력 향상의 중요 기술로 중점 개발하고 있는데 본 연구에서는 아울러 웹기반 통합관리시스템을 구축함으로써, 언제 어디서나 access가 가능한 웹의 특성을 이용하여 전 세계에 생산관련시스템이 분포되어있는 화학·에너지기업들이 급변하는 시장의 변화에 보다 능동적으로 대처하여 시장을 선도할 수 있도록 하는 계기가 될 것이다. 개발된 framework은 산업안전공단을 비롯한 안전관련 기관의 표준으로 인증절차를 밟을 예정으로 있으며, 아울러 그동안 자체적인 기술개발 및 구축/유지에 어려움이 있던 중소기업에는 ASP형태로 개발된 SHE&Q의 지능형 통합 관리기술을 제공하게 될 것이다. 진행 중인 주요 연구개발 내용은 아래와 같다.

그림  Web-based SHE&Q 통합모듈 구성도

□안전(Safety), 보건(Health), 환경(Environment), 품질(Quality) 데이터의 통합 관리 핵심기술 개발 (장치신뢰도, MSDS 등)

□향후 제안될 국제 표준(ISO 규정)이 고려된 안전, 보건, 환경, 품질 관리의 통합 framework 개발

□지능형 agent를 통한 통합 생산관리시스템과의 협업 기술 개발

□Risk/benefit analysis에 기반한 안전, 보건, 환경, 품질에서의 최적 decision making 기술 개발

□안전, 보건, 환경, 품질 인자가 고려된 최적 생산관리 기술 개발

□실시간 사고대처 시스템과의 결합을 통한 통합운용기술 개발

결론

본 연구를 통하여 웹기반 통합 안전·보건·환경&품질관리시스템에 대해서 알아보고 이에 필요한 통합구조에 대해서 알아보았다. 제안한 통합구조는 윈도우즈 기반의 제약형 소프트웨어의 형태가 아닌 인터넷을 이용하여 구축된 시스템이므로 효율적이고 종합적인 데이터베이스 시스템을 구비하지 못한 중소, 영세업체들까지도 쉽고 간편하게 사용함으로써 선진국 수준을 앞서가는 안전관리시스템 구축에 기여할 수 있다. 또한, 본 시스템을 이용하여 산업시설에서의 사고 발생시의 비상대책 수립 시 매우 효율적으로 응용할 수 있다.  더욱이 현재 대부분 외국산 소프트웨어를 이용하는 자료와 위험성평가 기능을 대신하게 되므로 상당량의 외화절감효과를 거둘 수 있다. 또한, 산업시설에 대한 합리적인 데이터베이스 구축을 통해 문서화상태인 자료 및 know-how를 관리기관에서 효율적으로 관리하고 구축된 데이터베이스를 Web상에서 손쉽게 이용함으로써 산업시설에 대해 합리적인 안전관리와 운영절차, 비상대책, 방화대책 및 예방대책을 포함하는 종합적인 안전대책에 활용할 수 있으며 체계적이고 신속한 데이터 처리를 통한 위험성 평가를 유도하고, PSM/SMS 수행 시 인력 및 시간의 낭비를 막을 수 있으리라 기대된다.

감사

본 연구는 산업자원부/정보통신부 지원의 "화학 산업의 웹기반 지능형 온라인 통합생산관리시스템"과제, 과학기술부의 국가지정연구실 사업(NRL) 및 교육인적자원부의 Brain Korea 21의 지원에 의한 것입니다.

참고문헌

1. KOSHA, □화학공장의 종합적 안전·환경관리□, 제33회 산업안전보건 강조주간 기술세미나, (2000).

2. Bendixen, L. "Integrate EHS for better process design", Chemical Engineering Progress, 98(2), 26-32 (2002).

3. CCPS, Guidelines for Integrating Process Safety Management, Environment, Safety, Health, and Quality, CCPS of the AIChE, (1997).

4. 차순우, 박현수, 이종협, 김화용, □유해화학물질 환경배출량 보고제도□, News & Information for Chemical Engineers, 18(1), 100-102 (2000).